[发明专利]一种太赫兹量子级联激光器光学拍频信号检测系统及方法

说明书

本发明提供一种太赫兹量子级联激光器光学拍频信号检测系统及方法，其中，检测系统包括：太赫兹量子阱探测器，用于探测太赫兹量子级联激光器发射的太赫兹多模激光以及光学拍频信号，并转化成电信号；离轴抛面镜组，用于汇聚激光器产生的太赫兹多模激光并将其引导至太赫兹量子阱探测器；探测器直流源，用于向太赫兹量子阱探测器输出直流；T型偏置器，用于将所述探测器直流源输出的直流偏置提供给所述太赫兹量子阱探测器，并耦合出探测器检测到的光学拍频信号；与放大器，用于对T型偏置器耦合出的光学拍频信号进行放大；以及高频检测装置，用于获取光学拍频信号的频谱特性。本发明可以有效地表征太赫兹量子级联激光器光学拍频信号的频谱特性。

技术领域

本发明属于半导体光电器件应用技术领域，特别是涉及一种基于太赫兹量子阱探测器的太赫兹量子级联激光器光学拍频信号检测系统及方法。

背景技术

太赫兹(THz)波是指频率从100GHz到10THz，相应波长从3mm到3um范围内，介于毫米波与红外光之间的电磁波。从物理学看，THz波处于电子学向光子学的过渡区；从频域上看，THz波覆盖半导体以及等离子体的各特征能量、有机和生物大分子等的转动和振动能量、约50％的宇宙空间光子能量等；从应用角度看，THz波的频带宽、测量信噪比高、适合于信息领域的高空间和时间分辨率成像与信号处理、大容量与高保密的数据传输、射电天文探测、大气与环境监测、实时与安全的生物与医学诊断等等。因此，THz波在国民经济及国家安全等方面有重大的应用价值。

THz辐射源是THz频段应用的关键器件，在众多THz辐射产生方式中，基于半导体的全固态THz量子级联激光器(THz QCL)，是一种只有电子参与的单极激光器，电子通过子带间跃迁辐射太赫兹波。作为一种重要的太赫兹波辐射源，THz QCL由于其能量转换效率高、体积小、轻便和易集成等优点，成为本领域的研究热点。

太赫兹量子级联激光器激光模式由有源区材料的增益谱和谐振腔共同决定。最简单的谐振腔是由两个解理的端面形成的FP腔，FP腔太赫兹量子级联激光器往往表现为多纵模。多纵模间相互作用，产生一处于微波频段的拍频信号。多纵模存在于THz QCL腔内和自由空间，腔内纵模相互作用产生电学拍频信号，可以直接从QCL驱动电路中探测。自由空间的激光纵模相互作用产生光学拍频信号，然而，现有技术中还没有一种能有效表征THz QCL光学拍频信号的方法。

鉴于此，有必要提供一种基于太赫兹量子阱探测器的太赫兹量子级联激光器光学拍频信号检测系统及方法用以解决此问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于太赫兹量子阱探测器的太赫兹量子级联激光器光学拍频信号检测系统及方法，用于解决现有技术中不能有效表征太赫兹量子级联激光器光学拍频信号的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种太赫兹量子级联激光器光学拍频信号检测系统，用于获取太赫兹量子级联激光器产生的光学拍频信号的频谱特性，该系统包括：

太赫兹量子阱探测器，用于探测所述太赫兹量子级联激光器发射的太赫兹多模激光以及所述太赫兹多模激光之间相互作用产生的光学拍频信号，并将所述太赫兹多模激光及所述光学拍频信号转化成电信号；

设置在所述太赫兹量子级联激光器与所述太赫兹量子阱探测器之间的离轴抛面镜组，用于汇聚所述太赫兹量子级联激光器产生的太赫兹多模激光并将其引导至所述太赫兹量子阱探测器；

探测器直流源，用于向所述太赫兹量子阱探测器输出直流；

连接在所述探测器直流源与所述太赫兹量子阱探测器之间的T型偏置器，用于将所述探测器直流源输出的直流偏置提供给所述太赫兹量子阱探测器，并耦合出所述太赫兹量子阱探测器检测到的光学拍频信号；

与所述T型偏置器连接的放大器，用于对所述T型偏置器耦合出的光学拍频信号进行放大；以及